JP3107656B2 - コンクリート組成物 - Google Patents

コンクリート組成物

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達男 泉
美明 谷所
正明 池口
達也 水沼
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、締め固め不要なコンク
リート組成物に関するものである。更に詳しくは建築材
料及び二次製品材料として使用するコンクリートの粘性
及び流動性を高め、骨材、セメント、水の分離抵抗性に
優れた性状を有し、バイブレーター等の振動による締め
固め不要なコンクリート組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
らコンクリート組成物の施工方法としては、鉄筋を配筋
した型枠内へコンクリートを投入してバイブレーターの
振動により締め固めを行うのが一般的である。しかし、
近年打設時のバイブレーターによる騒音公害、更にコン
クリート業界の人手不足が問題となっている。これらの
問題点に対し、振動締め固めの不要な自己充填性を持つ
コンクリートの研究が始まっているが、技術的にまだ実
用化に至っていないのが現状である。
【0003】一般にコンクリートの流動性を高めると骨
材分離を生じ、粗骨材が絡みあって充填性が悪くなるば
かりでなく、均一なコンクリートが得られないことから
強度低下をきたす。また、水中コンクリートのように増
粘剤を多量に添加したコンクリート配合では、骨材分離
は抑制されるものの粘性が著しく高くなり(例えば特公
昭62−35984 号公報に開示された水中施工用コンクリー
ト組成物では、コンクリートの練り混ぜ水の粘度が 500
〜5000cps である)、充填作業が困難になるばかりでな
く、増粘剤の性質である硬化時間の遅延による初期強度
の発現が遅いことから、建築や土木、特に二次製品への
応用は困難な状況である。
【0004】近年ハイパーフォーマンスコンクリートの
名称で報告〔土木工学会誌、1989年10月号〕されている
締め固め不要のコンクリート組成物は、高炉スラグやフ
ライアッシュ等の微粉末を多量に添加して、更に増粘剤
を加えたもので、前記の水中コンクリートに比較して硬
化時間は改善されているが、粉末量が多いことから水量
を多く必要とし、水/セメント比が約 100%もあり、増
粘剤も含まれていることから脱型強度が低く、初期の強
度を必要とする土木、建築構造物や二次製品への使用は
困難な状況である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは以上の問題
点に鑑み鋭意検討の結果、コンクリート組成物に軽量骨
材を配合し、セメント及び微粉末を特定の比率で配合す
ることによって、高流動性で分離抵抗性が大きく、自己
充填性があり、且つ硬化遅延による強度への影響が少な
いコンクリート組成物が得られることを見出し、本発明
を完成するに至ったものである。
【0006】即ち本発明は、高性能減水剤、セメント、
微粉末及び軽量骨材を含有するコンクリート組成物にお
いて、下記の (1)〜(3) の条件を満たし、且つJIS A 11
01によるスランプフロー値が55cm以上であることを特徴
とするコンクリート組成物を提供するものである。 (1) 微粉末重量/セメント重量×100 =24〜65重量% (2) (微粉末体積+セメント体積)/(全コンクリート
組成物体積)×100 =16〜28体積% (3) コンクリート組成物の比重が 2.0以下。
【0007】本発明の自己充填用コンクリート組成物
は、JIS A 1101に規定するスランプフロー値が55cm以上
の高流動性を示す領域にあって、骨材の一部を微粉末に
置換し、特定領域量の微粉末の混入を基本とするもの
で、増粘剤や水溶性高分子のような硬化遅延を引き起こ
す物質を含まないものである。
【0008】本発明のコンクリート組成物は、組成物中
のセメント(C)と微粉末(P)の比率P重量/C重量
×100 が24〜65重量%の範囲にある必要がある。
【0009】また、本発明は通常の骨材より比重の小さ
い軽量骨材を用いることによって、骨材の垂直方向の運
動性を飛躍的に向上させた結果、従来の高充填性コンク
リート(例えば特開平4−164849号公報記載のコンクリ
ート材料)に比べ優れた分離抵抗性を有するものであ
る。通常使用される骨材の比重は 2.5程度であるが、本
発明においては、比重 1.0〜1.5 の粗骨材、比重 1.3〜
1.8 の細骨材が軽量骨材として使用される。軽量骨材と
してはアサノライト(日本セメント製)、エフェノライ
ト(九州電力、神戸製鋼社製)等の商品名のものが使用
できる。
【0010】本発明におけるセメント(C)と微粉末
(P)の総量は全コンクリート組成物に対し、16〜28体
積%である。セメントと微粉末の総量がこの範囲を上回
ると増粘による流動性の低下をきたし、下回ると分離抵
抗性の低下をきたすので、好ましくない。
【0011】本発明に使用される微粉末としては、高炉
スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム、石粉の群か
ら選ばれる1種又は2種以上の微粉末が使用されるが、
コスト面及び供給面を考慮すると高炉スラグ及びフライ
アッシュが望ましい。微粉末の粉末度は分離抵抗性の点
から比表面積が高い程良く、例えば高炉スラグの場合5,
000 〜10,000cm2 /gが好ましい。粉末度がこの範囲を
下回るものでも配合量を多くすることで所定の分離抵抗
性を得られる。なお、本発明において微粉末とはJIS R
5201-64 に規定されるブレーン値(比表面積)が2500cm
2 /gより大きいものをいう。
【0012】本発明のコンクリート組成物の比重は 2.0
以下、好ましくは 1.5〜1.95である。比重が2.0 を越え
ると増粘による流動性の低下を引き起こす。
【0013】本発明のコンクリート組成物に於て高流動
性〔JIS A 1101に規定されるスランプフロー値が55cm以
上〕を得るために添加する高性能減水剤は、セメントに
対して有効成分として 0.3〜3.0 重量%程度添加するの
が好ましい。
【0014】高性能減水剤としては、ナフタレンスルホ
ン酸塩ホルムアルデヒド縮合物(例えば商品名マイティ
150 、花王(株)製)やメラミンスルホン酸塩ホルムア
ルデヒド縮合物(例えば商品名マイティ150V−2、花王
(株)製)が挙げられる。更に高性能減水剤として、メ
ラミン、尿素、フェノール又はアニリンのメチロール化
物及びスルホン化物から選ばれる1種又は2種以上のホ
ルムアルデヒド縮合物、例えば、フェノールスルホン酸
ホルムアルデヒド縮合物(特許第1097647 号の化合物
等)、フェノール・スルファニル酸ホルムアルデヒド共
縮合物(特開平1−113419号公報に記載の化合物等)、
更に不飽和モノカルボン酸及びその誘導体、不飽和ジカ
ルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる1種又
は2種以上の単量体を重合して得られる重合物又は共重
合体(特公平2−7901号公報、特開平3−75252 号公
報、特公平2−8983号公報に記載の化合物)が挙げられ
る。
【0015】本発明のコンクリート組成物は、優れた自
己充填性を持つため、特に振動締め固めの不要なコンク
リート成型体の製造に有用である。もちろん、振動や遠
心力による成形体の製造にも使用できる。
【0016】本発明のコンクリート組成物には、従来公
知のセメント混和剤を使用できる。セメント混和剤のコ
ンクリート組成物への添加方法は、水溶液又は粉末でも
可能であり、その添加時期は、セメントとのドライブレ
ンド、混練水への溶解、又はセメント配合物の混練開
始、即ち、セメントへの注水と同時もしくは注水直後か
らセメント配合物の混練終了までの間に添加することも
可能であり、一旦練り上がったセメント配合物への添加
も可能である。また、一時に全量添加する方法あるいは
数回に分割して添加することも可能である。
【0017】また、本発明のコンクリート組成物には、
他のセメント添加剤(材)、例えばAE減水剤、流動化
剤、早強剤、促進剤、起泡剤、発泡剤、消泡剤、保水
剤、セルフレベリング剤、防水剤、防錆剤、着色剤、防
黴剤、ひび割れ低減剤、高分子エマルション、界面活性
剤、膨張剤(材)、グラスファイバー及びこれらの複数
の併用も可能である。
【0018】
【発明の効果】本発明のコンクリート組成物を用いれ
ば、優れた自己充填性、高流動性、骨材分離抵抗性、強
度の確保が可能となることから、コンクリートの使用方
法、コンクリートの施工方法が飛躍的に改善され、特に
コンクリート製品の製造においては、騒音解消、製造合
理化への波及効果が大きい。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 (1) 材料 セメント(C):普通ポルトランドセメント(比重3.1
7) 細骨材(S):紀の川産川砂 (比重2.57、
FM 2.91 ) 粗骨材(G):軽量骨材 アサノライト(比重1.38、
FM 6.34 ) 微粉末(P):高炉スラグ(SL)、比表面積8,000cm2
g、比重 2.90 及び フライアッシュ(FA)、比表面積3,600cm2/g、比重
2.90 (2) コンクリートの練り混ぜ方法 セメント分散剤を予め練り混ぜ水に溶解し、20℃にて10
0 リットルの傾胴ミキサーを用い、50リットルのコンク
リートを3分間混練する。上記(1) の材料を用いて調製
したコンクリート組成物の配合組成を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】(3) コンクリート組成物の評価 (A) 次に表1のコンクリート組成物に高性能減水剤として、 A:ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物
〔商品名 マイティ150 、花王(株)製〕 B:メラミンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物〔商
品名 マイティ150V−2、花王(株)製〕 を添加した場合のJIS A 1101の方法で測定したコンクリ
ートのスランプフロー値(cm)とコンクリートの骨材分離
抵抗性を測定した。分離抵抗性は目視(肉眼)により以
下の基準で判定した。 ○;骨材分離及び水の分離なし ×;骨材分離及び水の分離あり これらの結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】注) *添加量;対セメント重量%(以下同じ) 表2から、本発明のコンクリート組成物はスランプフロ
ー値が55cm以上の高流動性を示し、かつ分離抵抗性が良
好であることがわかる。比較品の粉末混入量が低い組成
物は流動性と分離抵抗性の両方を満足させ得ない。また
粉末混入量の高い組成物では流動性が低下し、比重が2.
0 より大きくなると分離抵抗性が低下することがわか
る。
【0024】(4) コンクリート組成物の評価 (B) 次に上記表1中の配合No. 3のコンクリート組成物と、
以下の表3に示す高性能減水剤又は比較の一般減水剤を
用いて上記(3) と同様の評価を行なった。その結果を表
4に示す。
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】スランプフロー値約60cmを得るためには、
表2及び表4の結果より、高性能減水剤をセメント重量
に対して 0.3〜3.0 重量%添加する必要があることがわ
かる。一方、比較品の場合、分離抵抗性は満足されるも
のの、減水剤をセメント重量に対して5重量%添加して
もスランプフロー値は40cm程度であり、流動効果を示さ
ないことがわかる。
【0028】 (5) コンクリート組成物の評価 (C) 次に表1中の配合 No.5の組成物と表3中の高性能減水
剤 No.1、 No.7を表6に示すように添加量を変えて用
いた場合のスランプフロー値、分離抵抗性及び圧縮強度
を表6に示す。スランプフロー値と分離抵抗性の測定方
法は前記と同じである。圧縮強度はコンクリート練り上
がり後2時間気中に静置したのち、4時間蒸気養生して
24時間後にJIS A 1108法に準じて測定したものである。
尚、比較品として低分離性コンクリートの配合例(配合
No.13)を表5に示す。
【0029】
【表5】
【0030】
【表6】
【0031】表6の結果から、水溶性高分子を用いた比
較品に比べ、本発明品は十分な圧縮強度を確保できるこ
とがわかる。
【0032】(評価結果)本発明のコンクリート組成物
は従来のコンクリートに比べ卓越した高流動性、骨材分
離抵抗性を有し、しかも増粘剤を用いないため初期強度
の確保が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 22:06 24:22 24:30 24:26) (56)参考文献 特開 平4−349154(JP,A) 特開 平4−170353(JP,A) 特開 平4−164849(JP,A) 特開 平4−331754(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 28/02 C04B 14:02 C04B 18:14 C04B 18:08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高性能減水剤、セメント、微粉末及び軽
    量骨材を含有するコンクリート組成物において、下記の
    (1)〜(3) の条件を満たし、且つJIS A 1101によるスラ
    ンプフロー値が55cm以上であることを特徴とするコンク
    リート組成物。 (1) 微粉末重量/セメント重量×100 =24〜65重量% (2) (微粉末体積+セメント体積)/(全コンクリート
    組成物体積)×100 =16〜28体積% (3) コンクリート組成物の比重が 2.0以下
  2. 【請求項2】 高性能減水剤がナフタレン、メラミン、
    フェノール、尿素及びアニリンよりなる群から選ばれた
    化合物のメチロール化物及びスルホン化物から選ばれる
    1種又は2種以上のホルムアルデヒド単縮合物又は共縮
    合物である請求項1記載のコンクリート組成物。
  3. 【請求項3】 高性能減水剤が不飽和モノカルボン酸及
    びその誘導体、不飽和ジカルボン酸及びその誘導体から
    なる群から選ばれる1種又は2種以上の単量体を重合し
    て得られる重合物又は共重合物である請求項1記載のコ
    ンクリート組成物。
  4. 【請求項4】 微粉末が高炉スラグ、フライアッシュ、
    シリカヒューム及び石粉の群から選ばれる1種又は2種
    以上である請求項1〜3の何れか1項記載のコンクリー
    ト組成物。
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